摘要：现代社会中，各种各样的电子装备让我们的生活越来越便利，一部小小的手机几乎可以与整个世界无缝衔接，而这其中有一个部件功不可没，那就是天线。天线是电子装备的眼睛和耳朵，没有天线、比如说卫星，如果没有天线、就是聋子瞎子，看不见、听不到，现在我们比如说天问一号，没有天

段宝岩院士，中国工程院院士、电子机械专家、我国电子机械学科第一位院士。

现代社会中，各种各样的电子装备让我们的生活越来越便利，一部小小的手机几乎可以与整个世界无缝衔接，而这其中有一个部件功不可没，那就是天线。天线是电子装备的眼睛和耳朵，没有天线、比如说卫星，如果没有天线、就是聋子瞎子，看不见、听不到，现在我们比如说天问一号，没有天线那就是不知道它飞哪去了。天线的作用主要是接收或者发射电磁波、进行信息或能量的传递，在许多人眼中、它似乎是个很简单的部件，但中国著名电子机械工程专家、中国工程院院士段宝岩知道，天线领域还有太多难题需要解决，比如应用于太空的天线、就有许多新挑战。天上的天线要求什么呢，因为它、它有四个要求，一个是口径要大，再一个精度要高；还有一个地方就是用火箭送上去，火箭里面的整流罩那个空间很小的，那么大的天线、你必须收拢，不收拢放不进去，所以要把它收拢起来，然后发射上去以后再自动展开，所以就要求一个是收纳比要高，再一个就是轻、非常轻，要做到斤斤计较、两两算计，这个载荷增加一公斤、大概要用五百公斤的燃料、把它推上天去。在太空架设天线、对人类意义重大，这不光是为了信息的传递，在未来、它还可以帮我们获取无穷无尽的能源。整个太阳发出的能量大概到达地球的能量是太阳总能量的十六亿分之一，地面太阳能就是一个太阳能产出是每平方米大概136瓦，如果到太空就是十倍、1360瓦，如果再加上聚光十倍的话，就是百倍的增量，所以美国、日本、欧洲都很重视这个事，在空间把这个太阳能收集起来，然后把它通过光电转化成直流电，直流电再变成微波，微波以无线的方式传到地面或传到空间当中的某个飞行器上去，那儿要有接收天线、就可以把能量接收到了。张逸群说：“在2013年，就是段院士和重庆大学的杨士中院士向国家领导人写了一个关于开展空间太阳能电站相关技术研究的这样一个建议书之后，然后得到了国家领导人的批示，那么在2014年、国家包括工信部、教育部、基金委等等，16个部委组织了、包括6位院士在内的130余位专家，然后经过了一年的论证，就是提出了一个适于我们中国空间太阳能电站发展的一个路线图，那么按照这个路线图来说、2030年我们就将在轨去建造一个兆瓦级的空间太阳能电站，那么在2050年去建造我们国家第一个G瓦级的这样一个空间太阳能电站。”今天的我们、很难想象空间太阳能电站的模样，段宝岩也清楚、人类想真正用上空间太阳能电站，还有很长的路要走，但他相信、梦想的种子只要用顽强的意志和辛勤的汗水去浇灌、就一定会有收获的一天，因为他今天的成就、正源于40多年前在高中时埋下的那颗种子。自己那个班主任冯引生老师对自己影响很深，就是高中、那时候也做毕业设计，然后他教自己组装了一台这个四晶体管来复放大式这样一个收音机，可以自己调声音、调频道，自己觉得非常好，做的过程中就是、像那个要找元件，电容，电阻，三极管这些东西，还有电容器，通过电容器要调频率、调台嘛，这个时候大家的动手能力就增强了。用上了自己亲手组装的收音机，让段宝岩成就感十足，他坦言自己从那时起 就喜欢上了无线电，可惜在上世纪70年代初、高考制度还没有完全恢复，段宝岩高中毕业只能回乡。高中毕业要回乡嘛、要回乡 下乡嘛，我们属于回乡喽，那就要劳动两年以后、才有可能再推荐上大学。1974年，自己记得刚一开始就去卫运河去，就是河北山东交界就叫卫运河，自己那时候负责测量土方，测量土方啊、看水准仪啊，搞这些东西，也挺有意思。与各种器械打交道，让段宝岩乐在其中，而为了今后能实现上大学的梦想、他更将这些兴趣与书本结合起来，开始自学相关知识。因为高中毕业始终想上大学，尤其自己看了那个水准仪、经纬仪，我就自己买了一本书，叫作《水文测量》这么厚的一本书，上面有经纬仪、水准仪的使用，看这个，学习学习，什么时候都是学了知识没坏处，掌握了技术、学到了知识 总没坏处，总是有用的。正如段宝岩所说，知识总是有用的，在回乡劳动了一段时间后、他被自己的高中召回，成为了一名中学老师，同时还负责校办工厂的工作、主要负责修理收音机、农机具等等。有一次为了工作需要，他去到当地的一家农机厂实习实践了一个月，没想到这次经历、让他有了一展拳脚的机会。自己在那冀县农机厂学那个、就是装那个电动机，就是三相鼠笼式（异步）电动机，在那个 有一天自己走的时候就是看到旁边有一个类似发电机的一样的东西，自己跟师傅说、这个好，可能有用，那个实际上在废品站里嘛、在废品里嘛，后来那个师傅就说、那你就拉回去算了，自己回去就跟十班的一个学生、我们就在一起搞，搞了大概一个多月把它搞成了，它那能用实际上是，搞了个配电盘，就开始发电了，然后给我们学校 、给大队支部 、还有公社都供上电了。从组装收音机、到修好发电机，段宝岩越发喜爱研究电子设备，对于新知识也更加渴望，因此、当1977年恢复高考的消息传来时，他的内心非常激动。那个消息是广播里听到的，那时候高兴得很，就是公平竞争的机会了，我们要到20里开外去，就是十公里以外的地方去考试，带着被褥衣服就去了，它那个下着雪嘛，我们拿个塑料布就盖住、没盖住的地方都湿了。雨雪挡不住求学之路，段宝岩成功考上了大学，他被赫赫有名的军工院校 西北电讯工程学院录取，成为了电子机械系 电子机械工程专业的一名大学生，经历了漫长的等待、他和同学们都对知识如饥似渴。有一年自己记得，那时候就是煤缺、供不上煤，就渭河发电厂这个电不够，中间停电，停电怎么办呢、大家买那个蜡烛，买蜡烛来晚上看书。还有早上，早上基本上一起床，六点吹号嘛，早上一吹号就起床、跑步，班主任领着跑，回来以后就拿着小板凳就到外面去读外语、听外语，那时候没有收录机、就是电教室放新概念英语，所以非常刻苦的是有的假期都不回去，另外除了课程留的题之外、大量做题，做外边课外的题，像那个我们用的是樊映川的数学教材，习题集专门有一本、一本都把它做完的。四年本科学习的时间一晃而过，段宝岩觉得、这并不能满足他对知识的渴望，于是他报考研究生，师从我国著名天线结构专家叶尚辉教授，主攻天线结构优化设计，正是从这时起、他开始了天线领域的研究，而与现在相比、当时的研究条件只能用简陋来形容。那时候我们最早用的是68K，就是研究生的时候、68千就是，什么叫68k呢、就是内存只有680K，现在都是8个G，那时候一个八米口径天线、它那个内存不够、算不了的，所以就到边家村有个就是航空的631所，那时候全国的进口了没几台可能，西北就在这儿，就是一个西门子7760计算机，我们就到那儿去算，要弄好卡片、卡片写好，去了打卡片，如果卡片中的一个字母错了、要重新来，用终端的话、一个小时24块钱，没那么多经费，但这个过程中就需要你把什么、把概念弄得清楚，把原理搞得很透，不像现在有很好的软件，那时候逼着人、你哪个地方错了，可能是哪个地方的道理没理解透、概念不清造成的。在段宝岩看来，条件落后并不都是坏事，因在反复纠错的过程中能将理论基础与专业根基打得更为扎实，而在实践过程中他也发现、依靠传统的设计方法很难把天线的设计水平进一步提高，于是他提出了大型微波天线、大射电望远镜、大型空间可展开天线等电子装备结构的系统优化设计方法，包括反射面保型优化、形状优化、拓扑优化、类型优化、可靠性优化与机电综合优化，例如、攻博期间提出的天线结构多工况拓扑优化方法，通过引入数学变换，巧妙地将一个n-工况紧耦合 且不可微的复杂非线性规划问题转化为n个常规线性规划问题。那时候天天琢磨这事，推导不行了退回来，走到这个路走不行了、再退回来，跟别人讨论，跟搞数学的人讨论很有意义，跟我们那个、后来是数学学院的院长刘三阳教授，自己跟他讨论很多，受很大启发的，所谓的什么灵感、那是长期努力的结果，然后碰到了。出色的科研水平，让段宝岩顺利地拿到了博士学位、并留校任教，一路从助教成长为副教授，而同一时期、改革开放让中国的科技飞速发展，也让我们看清了与发达国家之间巨大的差距。1991年，段宝岩受国家教委公派、赴英国利物浦大学深造。发达国家的景象、让段宝岩大开眼界，而良好的学习氛围和环境、更让他有机会接触到学科的最前沿。在选择研究方向时，他选取了一个自己从未接触过的领域，尽管难度很大、但他认为这样更有利于未来的创新。自己当时选了一个叫极大熵应用，极大熵没碰过这事，不知道，自己说没碰过的可能里面发展空间大，它可能创新的空间大，所以把那个极大熵跟天线结合的优化结合到一起，还挺有意思。通过海外留学，段宝岩说 自己不论在眼界、语言还是生活能力上都有了很大的提高。而在科研领域的出色表现，也让他所在的机构非常满意，留学期满时、英方希望他能留下来工作，但段宝岩知道、他的根不在这里。到那儿是打工的，在这儿是给自己干，不一样的，这儿有个基地、实际上有利于交流，你如果一直在那儿、一直是处于打工状态的，你是没有根的，在这儿是有根的。1994年，段宝岩结束留学生涯、回到了母校，此时他还不知道，一个可能影响人类未来的大工程，正慢慢向他走来。画面中一这一串奇怪的图形，普通人看来既无意义、也无美感，但它却包含了人类文明的精华，其中有一个关键信息、就是望远镜的口径和波长，这个望远镜就是地处波多黎各的阿雷西博射电望远镜，它建造于1963年，并在11年后、向距离地球两万五千光年的球状星团M13发射了这串信息，目的就是与外星文明建立联系，当然、这次尝试的结果恐怕要等待数千年，阿雷西博更主要的作用是帮助科学家们观测宇宙，而随着技术的飞速发展、它的性能逐渐落伍了。自己记得1994年在日本的京都开了个会，就是世界无线电科学联合委员会年会，开会以后就是说、国际天文界跟天线界就说，应当搞一个新一代的大射电望远镜、进一步地研究宇宙，研究深刻，能够看到宇宙的边沿，当时提了两个大的方案，一个方案就是利用单口径、就是利用喀斯特地貌；第二个就是小天线，由好多小天线组成的阵。大型射电望远镜、需要半球形的凹陷地表做基础，而我国贵州的喀斯特地貌非常适合，拥有一台全球领先的大型射电望远镜、将给我国的科研带来极大的推动力，因此在1995年、“大射电望远镜”中国推进委员会正式组建，由著名学者南仁东任主任。由于天线是射电望远镜最重要的装备之一，组织单位自然想到了西安电子科技大学。跟天线相关的嘛，所以就自然想到了西电，西电的天线结构还是有制高点的嘛，就跟这边联系，所以我们那个导师就说、那你去吧，你去跟他们学习学习、去看怎么样，就开始进入这个领域，自己记得是1995年的夏天，然后在七八月份在密云开会，开始讨论、开始介绍阿雷西博望远镜是咋回事，我们准备搞什么东西，这里面有什么问题，开始逐渐地进入到这个当中，然后十月份才开始在贵阳开会。贵阳的会议邀请了多位国际知名专家前来参加，会上段宝岩作了一个报告，提出了关于中国500米口径 大射电望远镜光机电一体化创新设计方案。当时知道阿雷西博望远镜是1000英尺，1000英尺是305米口径，如果是用它那个背架结构的话、就是太重、那个背架结构，最近不是出事了吗，就是经不起那个风；再一个纯机械扫描运动、也是精度比较低，我们就想应该有新的办法，然后才想到能不能搞个柔的东西，在柔性当中求得一个高精度，这样一个初步的很朴素的想法、实际上是。

来源：铁面人解读历史人物